MAX 10 Odyssay board简析

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简介:本文对MAX 10 Odyssay board进行简析

1、MAX 10 Odyssay board和FPGA

MAX 10FPGA是Altera新的第10代产品成员之一(注:其他第10代产品是Arria 10和Stratix 10),采用55nm台积电工艺制造。MAX10的定位介于CPLD(例如Altera的MAX V系列)与FPGA(例如Altera的低端FPGA—Cyclone V)之间,相比CPLD增加了Flash(闪存);相比Cyclone V缺少收发器、ARM硬核等。MAX10采用NiOS II软核,具有定制化、可裁剪、高性能的特点。由此可见,MAX 10在低成本、单芯片、瞬时上电的可编程逻辑器件(PLD)中提供了先进的处理能力,具有非易失、瞬时加载、双镜像配置、内部集成模数转换模块等特点。

“Odyssey(奥德赛)”开发套件作为一个为物联网应用设计的开发和评估套件,亮点是用户可以在iOS和Andriod手机上安装专用的应用程序,直接通过蓝牙接口读写数据、分析数据和远程控制。该开发套件由两块主板构成:一块MAX 10 FPGA板卡和一块蓝牙及传感器板卡。该开发套件提供了多种FPGA设计和MCU代码,用户可以在手机应用程序中进行个性化的设置。用户还可以在应用程序中改变通道的名称和设置读写参数,轻松创建一个定制的物联网应用程序,而无需编写任何代码。

通过FPGA替代传统的CPU/DSP架构实现算法,意味着所有的算法都将通过硬件实现,这样由于处理能力限制而在CPU中无法实现的算法,现在都可以在MAX 10 FPGA中以轻松地实现。Altera的MAX 10支持多种工业以太网接口以及Endat 2.2, BISS等编码器接口,用户可在该方案中实现灵活可定制的接口。此方案还提供可定制的调试界面,客户可以根据自己的需求,定制自己的调试界面,实时观测内部信号。

2、主要元件和参数

Odyssey开发套件由三块板卡构成:一块MAX 10 FPGA板卡、一块蓝牙及传感器开发板和一块电池板。Odyssey MAX10 FPGA开发板板载资源包括一个MAX 10 FPGA可编程逻辑,麦克风,LED,开关,按钮和兼容Arduinonano 的扩展接口。而BLE传感器开发板包括EFM32微控制器以及各种传感器,其中传感器包括UV和环境光亮度、手势、接近传感器,脉率和血液血氧饱和度,温度和湿度,以及加速度传感器。另外,在BLE传感器板上还有两个复位按键,分别是针对BLE复位以及EFM32微控制器复位。Odyssey MAX 10 FPGA评估板板载的MAX 10 FPGA具体型号为10M08SAU169C8GES。

3、MAX 10 Odyssay board虽然小,是一款全能战士板子。这个肿么说啊,因为其他开发板,都以自家芯片为核心,提供一个开发软件,然后让你好好滴玩耍,一战搞定。

可是MAX 10 Odyssay board却摆明了要挑战大家的英语和开发能力,一口气给了3个不同的开发平台和开发软件希望大家一起去用,这里包括

A. Silicon Labs Simplicity Studio

B. Broadcom WICED Smart SDK

C. Altera Quartus-II

用户可以访问和使用板载资源和型号;

A. Broadcom BCM20737S Bluetooth SMART (BLE) module (U5)

B. Silicon Labs EFM32GG395F512 low-power Giant Gecko 32-bit microcontroller

C. Cypress CY62148 4MB SRAM

D. Micron M25PX16 Flash

E. Enpirion EP5358 power regulator

H. Analog Devices ADXL362 accelerometer

I. Silicon Labs Si7020 temperature/humidity sensor

J. Silicon Labs Si1147 proximity/UV/ambient light/heart rate monitor sensor

4、Odyssay物联网架构小析

和一般的开发板不同的是,这个架构中心是智能手机,以手机作为用户交互界面的主体。智能手机和Odyssey开发板的通讯通道就是BLE无线通讯,按照蓝牙4.1的规范进行。

应用层AP在GATT层之上,是通过GATT层的命令在手机和Odyssey板之间通讯的。

重要的自定义部分,可以设定对传感器和数据的控制和采集,在Odyssey板中,可以由用户进行自定义。开发提供的WEB utility可以在完全不需要了解代码的情况下建立并自定义这个自定义的内容。这个通讯的通道是开放的没有加密的数据链路。在Odyssey板中定义了10种服务,可以来快速定义。同时,也可以直接对通过BLE链路下发的命令进行响应。板载的传感器资源都可以作为数据采集和控制的对象在数据链路上传递。

因为智能手机是主要的控制和链路控制界面,MCU是作为备用代码名利处理和数据处理的功能出现的,是通过SPI端口作为BLE设备的从设备出现。MCU中用C语言编写,不需要独立的操作系统。因为EMF32具有使USB口作为虚拟串口的功能,因此,在USB口和BLE芯片的UART端口之间起到了中转和联络的作用。使代码的映像可以从USB口下载到BLE芯片中,可以执行调试任务。当然,EMF32还有一个控制台界面,可以进行自定义和FPGA的映像写入。

在Odyssey板中,最重要的作用是处理板载flash和合适设备间的自定义部分的传递和控制,FPGA的程序存储在flash中,在命令控制下执行。BLE设备是在EFM32控制下的UART端口进行编程的。而FPGA则是通过Jam player的应用程序实现,对GPIO访问。也可以从单独的JTAG端口对FPGA进行编程。在Flash中,最多可以有15组自定义,按照一定的规约固定在确定的地址上。对于传感器的访问是由BLE设备发出指令,由EFM32下发并数据处理。

如前所述,FPGA是和BLE板连接的,通过I2C和JTAG界面连接。因此I2C就成为FPGA的主要连接端口。FPGA的编程是通过EFM32连接的JTAG端口连接,同时也有单独的板载JTAG端口,可以直接访问FPGA的编程接口。当使用电池扩展板的适合,可以通过外部的I2C接口直接访问FPGA的芯片有关功能。对于FPGA的编程,需要用Altera Quartus-II suite version 14.1或者更高版本的软件来编程。

5、通过分析,可以看出Odyssey板把BLE作为开发和应用的核心,实现了简便,快捷的使用,并实现各种功能的灵活性和可能性。

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